《現代光學基礎教學課件》激光原理激光原理概述激光的物理基礎激光器的工作原理激光技術及其應用激光安全與防護contents目錄CHAPTER激光原理概述01由于激光的頻率高度一致，因此其光譜非常窄，具有極好的單色性。單色性相干性高亮度和方向性激光的波前是高度相干的，這使得激光在干涉和衍射實驗中表現出優異的性能。激光的能量高度集中，亮度極高，且光束的方向性很好。030201激光的特性激光器中的激活介質決定了激光的波長。常見的激活介質包括氣體、液體、固體和半導體。激活介質激活介質需要受到外部能量的激發，通常使用強光、電流或微波作為泵浦源。泵浦源諧振腔的作用是選擇和放大特定波長的光，同時抑制其他波長的光。諧振腔激光的產生激光的應用由于激光的單色性和相干性，它在光纖通信中有著廣泛的應用。激光的高亮度和方向性使其成為各種測量工具的理想光源，如干涉儀和全息術。激光可以用于切割、焊接、打標和鉆孔等工業加工領域。激光在醫學領域的應用包括眼科手術、皮膚科治療和牙科治療等。通信測量加工醫學CHAPTER激光的物理基礎02

原子結構與能級原子結構原子由原子核和核外電子組成，電子在不同的能級上運動。能級原子能級是指原子中電子運動的能量狀態，具有確定能量的穩定狀態稱為能級。躍遷當原子從一個能級受激發躍遷到另一個能級時，會吸收或發射特定頻率的光子。當光子與原子相互作用時，原子吸收光子的能量從低能級躍遷到高能級。吸收高能級原子自發躍遷回低能級時釋放光子，產生光的發射。發射光的吸收與發射相干性光波的頻率、相位和振動方向一致的光稱為相干光。干涉現象兩束相干光波相遇時，會因相位差異產生加強或減弱的現象，稱為干涉。光的相干性兩束或多束相干光波相遇時，因相位差異產生的明暗交替現象。光波遇到障礙物或孔縫時，產生繞射、反射和折射現象，使光波傳播路徑發生變化。光的干涉與衍射衍射干涉CHAPTER激光器的工作原理03固體激光器通常采用氣體或液體作為激勵源，通過受激發射產生激光。固體激光器具有較高的輸出功率和較好的光束質量，因此在工業、軍事等領域有廣泛應用。固體激光器是以固體為工作物質的激光器，其工作物質是激光介質。固體激光器氣體激光器是以氣體為工作物質的激光器，其工作物質是氣體分子或原子。氣體激光器通常采用電激勵或化學反應等方式，通過受激發射產生激光。氣體激光器具有較高的光譜純度和較好的光束質量，因此在光譜學、光學儀器等領域有廣泛應用。氣體激光器液體激光器是以液體為工作物質的激光器，其工作物質是液體中的染料或其他發光物質。液體激光器通常采用電激勵或光激勵等方式，通過受激發射產生激光。液體激光器具有較寬的調諧范圍和較好的光束質量，因此在醫療、生物等領域有廣泛應用。液體激光器

半導體激光器半導體激光器是以半導體為工作物質的激光器，其工作物質是半導體材料。半導體激光器通常采用電流注入或光泵浦等方式，通過受激發射產生激光。半導體激光器具有體積小、重量輕、可靠性高、調制速度快等特點，因此在通信、傳感等領域有廣泛應用。CHAPTER激光技術及其應用04高精度、高效率的加工方式總結詞激光切割是利用高能激光束照射在材料表面，使材料迅速熔化、汽化或達到點燃點，同時以高速氣流將熔化或燃燒的材料吹走，從而實現切割的目的。激光切割具有高精度、高效率、低成本的優點，廣泛應用于金屬板材、管材、塑料等材料的加工。詳細描述激光切割總結詞高效、高質量的焊接方法詳細描述激光焊接是利用高能激光束將材料熔化后，再通過熱傳導、熱對流或輻射等方式將熱量傳遞到焊接部位，從而實現焊接的目的。激光焊接具有高效、高質量、低熱輸入等優點，廣泛應用于汽車、電子、航空航天等領域的焊接工藝。激光焊接總結詞高精度、高效率的測量方法詳細描述激光測距是利用激光的特性，通過測量激光往返目標的時間差或相位差，計算出目標距離的方法。激光測距具有高精度、高效率、抗干擾能力強等優點，廣泛應用于地形測繪、建筑測量、航空航天等領域。激光測距高精度、高分辨率的探測方式總結詞激光雷達是利用激光雷達發射激光束，通過接收反射回來的光束，獲取目標的位置、速度、形狀等信息。激光雷達具有高精度、高分辨率、抗干擾能力強等優點，廣泛應用于無人駕駛汽車、機器人等領域。詳細描述激光雷達CHAPTER激光安全與防護05激光照射眼睛可導致角膜和視網膜灼傷，嚴重時可導致視力喪失。眼睛損傷激光照射皮膚可引起皮膚灼傷、色素沉著、皮膚癌等。皮膚損傷長時間接觸高強度激光可引起頭痛、頭暈、失眠等癥狀，嚴重時可導致身體器官損傷。全身影響激光對人體的影響國家標準各國根據自身情況制定相應的激光產品安全標準，如中國的《激光產品安全要求》。國際標準激光產品的安全等級根據其輸出功率和波長分為CLASSI-IIIb，CLASSIV等不同等級。行業標準某些特定行業或應用領域，如醫療、工業等，也有特定的激光安全標準。激光的安全標準與等級防護眼鏡防護服控制光束安全操作規程激光的防護措施01020304佩戴專用的激光防護眼鏡，可有效